Single-Atomic Co–N4 Sites with CrCo Nanoparticles for Metal–Air Battery-Driven Hydrogen Evolution

析氧 催化作用 化学 电催化剂 纳米颗粒 电解质 电池(电) 化学工程 分解水 煅烧 制氢 纳米技术 无机化学 电极 物理化学 电化学 材料科学 热力学 有机化学 功率(物理) 物理 光催化 工程类
作者
Shadab Saifi,Gargi Dey,Renna Shakir,J. Karthikeyan,Ravi Kumar,D. Bhattacharyya,Amit Sinha,A. Aijaz
出处
期刊:Inorganic Chemistry [American Chemical Society]
卷期号:63 (16): 7218-7232 被引量:1
标识
DOI:10.1021/acs.inorgchem.3c04443
摘要

Designing highly active and robust earth abundant trifunctional electrocatalysts for energy storage and conversion applications remain an enormous challenge. Herein, we report a trifunctional electrocatalyst (CrCo/CoN4@CNT-5), synthesized at low calcination temperature (550 °C), which consists of Co–N4 single atom and CrCo alloy nanoparticles and exhibits outstanding electrocatalytic performance for the hydrogen evolution reaction, oxygen evolution reaction, and oxygen reduction reaction. The catalyst is able to deliver a current density of 10 mA cm–2 in an alkaline electrolytic cell at a very low cell voltage of ∼1.60 V. When the catalyst is equipped in a liquid rechargeable Zn–air battery, it endowed a high open-circuit voltage with excellent cycling durability and outperformed the commercial Pt/C+IrO2 catalytic system. Furthermore, the Zn–air battery powered self-driven water splitting system is displayed using CrCo/CoN4@CNT-5 as sole trifunctional catalyst, delivering a high H2 evolution rate of 168 μmol h–1. Theoretical calculations reveal synergistic interaction between Co–N4 active sites and CrCo nanoparticles, favoring the Gibbs free energy for H2 evolution. The presence of Cr not only enhances the H2O adsorption and dissociation but also tunes the electronic property of CrCo nanoparticles to provide optimized hydrogen binding capacity to Co–N4 sites, thus giving rise to accelerated H2 evolution kinetics. This work highlights the importance of the presence of small quantity of Cr in enhancing the electrocatalytic activity as well as robustness of single-atom catalyst and suggests the design of the multifunctional robust electrocatalysts for long-term H2 evolution application.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Lucas应助大方的黑夜采纳,获得10
1秒前
2秒前
西瓜完成签到 ,获得积分10
3秒前
miqiqi完成签到,获得积分10
3秒前
munire发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
Ava应助尔尔采纳,获得10
5秒前
6秒前
qiong发布了新的文献求助10
7秒前
power完成签到,获得积分10
7秒前
宇称yu完成签到 ,获得积分10
7秒前
香蕉八宝粥完成签到,获得积分10
8秒前
asheng完成签到 ,获得积分10
8秒前
伶俐半梅完成签到,获得积分10
8秒前
Ria关注了科研通微信公众号
9秒前
小蘑菇应助tangxinhebaodan采纳,获得10
10秒前
秋程发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
琪凯定理发布了新的文献求助10
10秒前
Chen完成签到,获得积分10
11秒前
田様应助Tsuki采纳,获得10
12秒前
12秒前
12秒前
12秒前
12秒前
Zhang完成签到,获得积分10
13秒前
PengqianGuo完成签到,获得积分10
15秒前
tym发布了新的文献求助10
15秒前
所所应助伶俐半梅采纳,获得10
16秒前
16秒前
17秒前
17秒前
zzz完成签到,获得积分10
18秒前
情怀应助Rubyii采纳,获得10
19秒前
无极微光应助munire采纳,获得20
19秒前
简单发布了新的文献求助10
19秒前
Ester发布了新的文献求助10
19秒前
19秒前
小德发布了新的文献求助10
19秒前
wang_qi发布了新的文献求助10
20秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Modern Epidemiology, Fourth Edition 5000
Handbook of pharmaceutical excipients, Ninth edition 5000
Digital Twins of Advanced Materials Processing 2000
Weaponeering, Fourth Edition – Two Volume SET 2000
Social Cognition: Understanding People and Events 1000
Polymorphism and polytypism in crystals 1000
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 计算机科学 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 物理化学 电极 冶金 遗传学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6029351
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7699192
关于积分的说明 16189898
捐赠科研通 5176540
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2770149
邀请新用户注册赠送积分活动 1753457
关于科研通互助平台的介绍 1639209